高航

摘 要：基于當下我國乙烯生產整體水平滯后性顯著及乙烯工業(yè)生產期間所用原材料質量不統(tǒng)一等實況，提出落實乙烯裝置性能優(yōu)化的建議，以提升其整體運行效益，減縮和世界乙烯生產先進水平間的距離。文章在闡述實時優(yōu)化技術該類與類型的基礎上，對其在乙烯裝置中的具體應用措施做出探究。結果表明，該技術的應用，能促使乙烯裝置的操作達到最優(yōu)的經濟效益操作點，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，協(xié)助乙烯生產企業(yè)創(chuàng)造更大的經濟價值。

關鍵詞：乙烯裝置；實時優(yōu)化；在線優(yōu)化；有效控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.042

1 實時優(yōu)化技術

實時優(yōu)化技術為一類集離線分析、實時優(yōu)化、數(shù)據(jù)調整及線上監(jiān)控等功能為一體的控制技術?！皐hat-if”模擬分析法能實現(xiàn)對產品生產期間可能存在的不可控因素進行分析，進而為生產方案的制定提供更有現(xiàn)實說服力的理論依據(jù)。實時優(yōu)化技術為最近幾年發(fā)展起來的技術類型，其作用是將與決策相關的各類數(shù)據(jù)信息等與生產過程相對接，幫助企業(yè)決策者能及時的了解市場行情，并科學調整企業(yè)產品的生產模式與路線，結合實時數(shù)據(jù)庫持續(xù)性的調整相關數(shù)據(jù)，促進模型中數(shù)據(jù)的更新進程，實現(xiàn)各類信息與生產實踐的同步性，實現(xiàn)對管理目標與生產技術指標的整體控制，提升生產管理水平。

2 實時優(yōu)化技術的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）穩(wěn)態(tài)實時優(yōu)化技術。該技術主要由穩(wěn)態(tài)檢測、數(shù)據(jù)整頓、模型參數(shù)更新、優(yōu)化計算和與APC 動態(tài)管控五個模塊構成，穩(wěn)態(tài)檢測最典型特征是穩(wěn)態(tài)與優(yōu)化過程實時發(fā)生進行，該技術在運行期間需保證相應系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定性。另外，和動態(tài)實時優(yōu)化相比較，機理模型是本技術模型建設期間常用類型，該模式適用對象較為廣泛，在大范圍非線性問題優(yōu)化處理領域體現(xiàn)出良好的應用效能。

（2）動態(tài)實時優(yōu)化技術。穩(wěn)態(tài)實時優(yōu)化系統(tǒng)在運行期間，實時優(yōu)化的運行周期要明顯大于控制周期，其有部分系統(tǒng)過程參數(shù)變化快速，可能會對技術應用期間經濟利潤獲得情況產生較明顯的負面影響（見圖1）。為解除以上現(xiàn)實問題，建議采用動態(tài)實時優(yōu)化技術，該技術的運行機理是能在相同時間內同時發(fā)揮實時優(yōu)化與優(yōu)化控制性能。

3 實時優(yōu)化技術在乙烯裝置中的具體應用

（1）乙烯生產程序。在本文的研究分析中，擬定將穩(wěn)態(tài)實時優(yōu)化技術整合至具備順序分離程序的乙烯裝置設備內。在該設備現(xiàn)實運行期間，液化石油氣、石腦油等生產材料被輸送至裂解爐內，在高溫作用下會形成裂解反應，為降低或規(guī)避裂解爐出口裂解氣副反應情況的，可采用把裂解氣迅速輸送到急冷區(qū)中的措施，以實現(xiàn)良好的降溫目標，經急冷區(qū)排出的氣體經由五段離心壓縮機后其壓力將會提升至4.OMPa，是原始壓力的十倍有余。繼而裂解氣被輸送至相應的器皿中進行干燥處理后，輸送至深冷分離單元內，裂解氣在脫甲烷塔內實現(xiàn)分離，塔頂產物以甲烷為主，而塔釜物料經脫乙烷塔、脫丙烷塔與脫丁烷塔等裝置設備后，分別獲得C2、C3、C4的產物，而C2、C3對應的產物經過加氫處理后，精餾生成乙烯、丙烯產品。

（2）乙烯穩(wěn)態(tài)實時優(yōu)化問題。乙烯生產工藝是一個極為繁瑣的過程，需要多種多變量優(yōu)化的單元操作配合。且乙烯和其他石油化工產品生產存在較大差異，伴隨時間的變化其優(yōu)化操作點也發(fā)生相應改動，過程極為復雜，若僅依靠技術結合設計參與操作，通常難以獲得最優(yōu)的操作效果。

（3）實時優(yōu)化技術的應用。首先建設模型。項目在運行期間應用Invensys的ROMeo軟件對數(shù)臺裂解爐進行較周密的機理建模，具體是把SPYRO—Online（S-RTO）模塊設為裂解反應的主要組件，并將其整合至裂解爐模型內，同時結合乙烯裂解工藝特征增設測量與控制關鍵點，將OPC協(xié)議和實時數(shù)據(jù)庫PHD有效銜接，并把DCS測量數(shù)據(jù)傳導至ROMeo軟件內，這是動態(tài)化模擬測算目標實現(xiàn)的最有效措施之一。針對乙烯裂解爐反應的核心模塊，擬定將其鑲嵌于ROMeo軟件內以實現(xiàn)與生產工藝有機整合。實時優(yōu)化系統(tǒng)內最重要的部分是乙烯全裝置機理模型的建設。本文將裂解爐機理模型研發(fā)為實例進行分析，結合裂解爐裝置結構、工藝流程與優(yōu)化方案等指標，可把裂解爐的主要工藝簡化為功能設計圖，繼而結合功能設計圖、實時操作數(shù)據(jù)與裂解爐設計參數(shù)等指標，構建裂解爐裝置周密化的機理模型（見圖2），應用多種生產工藝數(shù)據(jù)整理裝置爐機理模型內的相關數(shù)據(jù)，強化其與乙烯現(xiàn)實生產工藝之間的相符性。其次，安設優(yōu)化控制器。本項目運行期間決定在每一臺裂解爐上安設3個優(yōu)化控制器?？蓱秒A躍法實現(xiàn)對靈敏度的分析，通過調整各個裂解爐COT（+1℃）、稀釋比（0.01）、進料流量（+1t/h）等參數(shù)，模擬測算出多種生產狀況下裝置的整體運行效率，探尋在設定的上下限防臭中的最佳參數(shù)，以提升裝置的經濟效益。最后，建設價格體系。這是體現(xiàn)出乙烯裂解裝置整體生產效益的主要方法，擬定在長時間離線優(yōu)化經驗的基礎上，建設符合乙烯上下游生產鏈條的價格體系。能夠定期對乙烯裝置產品進行價值拓展，在以上數(shù)據(jù)信息的協(xié)助下，指導實時優(yōu)化控制系統(tǒng)的建設過程。

4 結語

乙烯我國重要的石化基礎產業(yè)，對促進國民經濟增值、石油化工產業(yè)及工業(yè)社會發(fā)展中發(fā)揮重要作用。結合本文內容，筆者發(fā)現(xiàn)乙烯裝置實時優(yōu)化系統(tǒng)的建設與應用，能夠在不增加大型設備投資成本的基礎上，有效發(fā)揮現(xiàn)有生產裝置的運行潛能，促使增產、節(jié)能與降耗等目標的順利實現(xiàn)，提升乙烯裝置運行的安全性，協(xié)助生產企業(yè)獲得更高的經濟效益。